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Rutherford

En 1910 Rutherford y sus estudiantes realizaron un experimento que consistía en bombardear una fina lámina de oro con partículas alfa que son átomos de He a los que se le ha arrancado 1e-. Recogieron el resultado de este bombardeo en una placa fotográfica  y lo que observaron fue que la mayoría de las partículas alfa atravesaron la lámina de oro sin desviarse y que un pequeño número rebotaba en ángulos agudos.
Rutherford propuso un modelo atómico en el que la masa y la carga + se encuentran en el núcleo pequeño a comparación con el tamaño del átomo y con los e- girando en órbitas circulares como si fuese un sistema planetario. Esto permite explicar los resultados experimentales. Al ser pequeña la probabilidad de encontrar un núcleo pocas son las partículas alfa que rebotan las que no se desvían es porque pasan lejos del núcleo y aquellas que sufren una pequeña desviación es porque pasan próximas al núcleo que tiene carga +. Al estar las 2 cargadas positivamente se repelen.
En este modelo atómico la fuerza de atracción entre cargas viene expresado por la ley de Coulomb.

                                   F= K (q1-q2)/d(cuadrado)

Los e- están girando en órbitas concéntricas en torno al núcleo y no se caen sobre el núcleo a pesar de la atracción entre cargas distintas. La explicación de Rutherford es que los e- giran a gran velocidad lo que impide que con la atracción caigan sobre el núcleo.
Otra aportación fue el cálculo del tamaño del átomo y núcleo el cual sería 10000veces más pequeño que el átomo.

                        Diámetro núcleo ~ 10 a la menos 12 cm.
                        Diámetro atómico ~ 10 a la menos ocho cm.

Nuevas experiencias demostraron que el modelo propuesto por Rutherford era incompleto.
La velocidad de la luz en el vació es distinta a la velocidad de la luz en otro medio como puede se el vidrio. Cuando la luz pasa de un medio a otro se desvía. Este hecho es ya conocido desde la época de Isaac Newton (1642-1727) quien demostró que la luz blanca estaba constituida de varios colores que van desde el rojo hasta el ultravioleta. Lo demostró haciendo incidir un haz de luz blanca sobre un prisma.
Cuando los distintos componentes de la luz se recogen en una placa fotográfica se obtiene lo que se denomina espectro que está formando por una serie de líneas espectrales características de la luz que está siendo analizada. Gran parte del conocimiento de la estructura atómica llegó con la espectroscopia que es el análisis de la luz y otras radiaciones absorbidas o emitidas por diferentes sustancias. Algunos elementos cuando se calientan o cuando sus vapores son expuestos a una descarga eléctrica emiten luz de un color característico.

Organización de un espectro: al someter una muestra al calentamiento o a una descarga eléctrica la muestra adquiere una energía que cambia la estructura interna de los átomos. Cuando ésta estructura distorsionada se reajusta se pierde el exceso de energía mediante la emisión de un fotón de luz.
Si la energía de un átomo disminuye AE, esta es la energía que transporta el fotón:

                                               AE = hv = hC/l

En la época de Newton solo se conocía la variación entre el rojo y el blanco. Actualmente se sabe que el espectro electromagnético continúa a ambos lados de la región visible de nuestros ojos.
El primer átomo de estudio fue el H2. En el espectro de estudio del H2 se observan 3 líneas. La más sencilla es roja y aparece a 656nm por ello el átomo de H2 excitado es de color rojo. Hoy se sabe que el espectro de H2 está formado por un gran nº de líneas cuya frecuencia se puede determinar por la ecuación de Rydberg:
                                  
                                   F = R (1/ Nf (cuadrado) – 1/Ni(cuadrado) )

Cada serie de líneas espectrales se obtiene dándole valores a Nf = 1,2,… y cada línea individual de la serie se obtiene designando valores de Ni = Nf+1, Nf+2,…

            Así para Nf = 1    Lyman (ultravioleta)
                          Nf = 2           Balmer (visible)
                          Nf = 3           Paschen (infrarrojos)

En 1900 Planck llegó a la conclusión de que la radiación no puede ser emitida ni absorbida de manera continua sino en pequeñas cantidades definidas que son múltiples de la frecuencia de la luz correspondiente. La energía se absorbe o se emiten unidades llamadas cuantos o fotones. La energía de un fotón se puede calcular con la ecuación:

                                               E = hV
                                   H = 6,62 x 10 a la menos 34 Js

 

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